Controllo dell'ambiente della camera di tenuta

La riduzione della temperatura nella camera di tenuta offre numerosi vantaggi alle prestazioni e all'affidabilità di una tenuta meccanica che opera in servizio a caldo. Questo è uno dei modi più efficaci per aumentare il margine di pressione del vapore ed evitare che il fluido pompato esca nella camera di tenuta o sull'interfaccia delle facce della tenuta meccanica. Inoltre, l'abbassamento della temperatura della camera di tenuta aumenta anche la viscosità del fluido, fornendo una pellicola di fluido più stabile all'interfaccia delle facce di tenuta.

Un metodo per ottenere una riduzione della temperatura consiste nel far circolare il fluido dalla camera di tenuta attraverso uno scambiatore di calore e riportare il fluido raffreddato nella camera di tenuta. Lo scambiatore di calore viene spesso definito "raffreddatore di tenuta" poiché non fa parte del processo, ma solo un componente ausiliario del sistema. Questa disposizione delle tubazioni è nota come API Plan 23. Se installata, utilizzata e mantenuta correttamente, una Plan 23 è uno dei metodi più efficaci per abbassare la temperatura della camera di tenuta.

Il fluido viene fatto circolare attraverso lo scambiatore di calore tramite un anello di pompaggio incorporato nel design della tenuta meccanica. L'anello di pompaggio, tipicamente una ruota scanalata o una chiocciola elicoidale, ruota insieme all'albero della pompa e funziona come una pompa in miniatura all'interno della camera di tenuta. Rispetto alla girante principale sull'albero della pompa, l'anello pompante genera solo una frazione estremamente piccola di prevalenza e portata. Pertanto, è di fondamentale importanza che la progettazione, la selezione e l'installazione del circuito di flusso siano ottimizzate per fornire la minima resistenza al flusso, massimizzando così la velocità di circolazione e la capacità dell'energia termica di essere trasferita dalla camera di tenuta allo scambiatore di calore. .

Ci sono tre elementi principali nel circuito di flusso che possono essere ottimizzati:

Lo scambiatore di calore deve essere di dimensioni adeguate per dissipare il carico termico posto su di esso offrendo una resistenza minima al flusso. Gli scambiatori di calore a fascio tubiero raffreddati ad acqua soddisfano questi requisiti e sono spesso la prima scelta per la progettazione di uno scambiatore di calore. Gli scambiatori di calore a piastre, sebbene compatti e con elevate velocità di trasferimento del calore, dovrebbero essere evitati poiché la loro resistenza al flusso è elevata. Gli scambiatori di calore raffreddati ad aria possono essere utilizzati in installazioni con limitazione dell'acqua. Tuttavia, è necessaria un'attenta progettazione e selezione per soddisfare la capacità di raffreddamento necessaria senza essere eccessivamente grandi.

Il metodo preferito per collegare lo scambiatore di calore alla camera di tenuta è l'utilizzo di tubi trafilati (ove consentito dai codici e dagli standard). Il diametro deve corrispondere a quello della serpentina dello scambiatore di calore. In caso di dubbio, è necessario selezionare una taglia più grande. Si noti che dimensioni eccessivamente grandi non daranno risultati positivi e potrebbero essere dannose per abbassare la resistenza al flusso del circuito. Per ridurre al minimo la resistenza al flusso nella tubazione, le valvole dovrebbero essere evitate. Se necessarie, dovrebbero essere del tipo a saracinesca con porte complete o valvole a sfera con bloccaggio da ¼ di giro. Anche il numero di curve della tubazione dovrebbe essere ridotto al minimo, utilizzando solo curve a lungo raggio ed evitando l'uso di raccordi corti a 90 gradi. La lunghezza complessiva della tubazione deve essere mantenuta al minimo.

Laddove esiste spazio sufficiente nella camera di tenuta, i design più efficienti dell'anello di pompaggio e le porte di flussaggio che forniscono il fluido da e verso l'anello di pompaggio sono progettati come parte integrante della tenuta meccanica e del suo alloggiamento (vedere Figura 1). Ciò consente al produttore della guarnizione di ottimizzare la posizione delle porte di flussaggio per ottenere la massima pressione e flusso dall'anello di pompaggio. Consente inoltre il corretto percorso del flusso di raffreddamento attraverso la tenuta meccanica, garantendo che il fluido freddo venga erogato alle facce della tenuta meccanica.

Per le pompe con alberi orizzontali, la porta di lavaggio deve essere posizionata nella parte superiore dell'alloggiamento della tenuta per consentire lo sfiato della camera di tenuta di eventuali gas intrappolati, e la porta di lavaggio deve essere posizionata in corrispondenza o al di sotto della linea centrale dell'albero. Gli alberi verticali devono avere l'apertura di lavaggio nel punto più alto della camera di tenuta per ottenere uno sfiato completo. Ciò richiede tipicamente l'uso di un anello di pompaggio a flusso assiale con la porta di scarico situata sotto l'anello di pompaggio.